laidiniu savybiu tirimas

Franko ir Herco bandymas
Darbą atliko:RB8/2 gr. studentas
Nerijus Grybė

Darbą priėmė:doc.T.Giedrys

1.Darbo tikslas: Nubrėžti anodinės srovės priklausomybės nuo tinklelio įtampos Ia = f(U2) kreivę, remiantis ja nustatyti pirmąjį kritinį (rezonansinį) atomo potencialą ir apskaičiuoti tiramųjų Hg atomų spinduliuojamų bangų ilgį.
2.Teorinė dalis. Buvo įrodyta, kad atomas gali sugerti tik tam tikrų dydžių energijos porcijas. Pirmieji tokį bandymą atliko D.Frankas ir G. Hercas.Tiriamųjų garų atomų spinduliuojamųjų bangų ilgį apskaičiuojame, naudodamiesi formule:

Čia c = 300000000 m/s – šviesos sklidimo greitis vakuume, h = 6.62610-34 Js – Planko konstanta, W1 – atomo energijos pokytis ( jam peereinant iš normaliosios būsenos į pirmąją sužadintąją būseną) išreiškiama taip :

Čia e – elektrono krūvio absoliutinė vertė, o 1 – pirmojo kritinio (rezonansinio) potencialo vertė.
3.Aparatūra ir darbo metodas: Matavimo prietaisą sudaro Franko ir Herco vamzdelis, elektroninis blokas, krosnelė, termopora temperatūrai matuoti ir voltmetras.

Franko ir Herco aparato pagrindinę dalį sudaro elektroninis vamzdelis is kuri išsiurbtas oras ir pripildytas Hg garų ( kurių slėgis apie 10 Pa). Įkaitęs katodas emituoja elektronus, kuriuos greitina įtampos U2 srovės šaltinio elektrinis laukas.

Kol energija W < 4,9 eV, elektronai su Hg atomais susiduria taampriai ir praktiškai nepraranda energijos. Po susidūrimo jie turi tiek energijos, kad gali įveikti nestiprų stabdantį elektrinį lauką ir pasiekti anodą. Kai elektrono energija prilygsta 4,9 eV ar yra jo kartotinė, srovės stiprumas staiga sumažėja 4,9 eV energijos elektronai su sužadinitais Hg at

tomais susiduria netampriai.

Sugėręs energijos kiekį W1=e1 = 4.9 eV, Hg atomas tampa sužadintu.. Grįždamas į normalią būseną, jis išspinduliuoja =250pm ultravioletinius spindulius.

Potencialų skirtumas greitinančio elektrinio lauko, kurį praėjęs elektronas netampriai susiduria su atomu, vadinamas kritinio atomo potencialu. Kritinis atomo šuolio iš normalios į pirmąją sužadintąją būseną potencialas vadinamas pirmuoju arba rezonansiniu.

Nustačius rezonansinio potencialo eksperimentines vertes ir žinant e, c ir h skaitines vertes, galima apskaičiuoti tiriamųjų Hg garų atomų spinduliuojamųjų bangų ilgį .

4.Darbo rezultatai. Įjungiame prietaisą, kuriuo kaitinsimi bandinį, prieš tai visas reikiamas rankenėles nustatę į pradinę padėtį. Kaitiname Franko ir Herco vamzdelį iki 171C temperatūros ( tuomet šviesolaidis “Hg” vėl švies žaliai ).
Kai prietaisas užkaista iki reikiamos temperatūros, užfiksuojame U1 ir U2 reikšmes ( jos visa matavimo laiką nesikeis ).
Ištiraime Ia=f(U2) priklausomybę.Lėtai didiname įtampą U2 iki 300 V, tuo pat metu registruojame ir voltmetro parodymus.
Esant U1=const ir U2=const nubrėžiame grafiką Ia=f(U2) ir naudodamiesi gauta kreive nustatome 1 reikšmę. Apskaičuojame Hg atomų spinduliuojamų bangų ilgį .
U2 Ia
14,5 1
14,7 2
14,8 3
15,2 4
16,2 5
15,2 6
14,8 7
15 8
18,3 10
16,1 11
15,1 12
15,3 13
17,8 14
21,5 15
16,7 16
15,4 17
16 18
19,2 19
25,4 20
20,2 21
16,4 22
16,3 23
20 24
27,8 25
26,8 26
18,9 27
17 28
19,7 29
28,5 30

1=5 V; = ; =2.5 10-7 m

5.Išvados.Bandymai parodė, kad tolydžiai didinant įtampą , anodo srovė monotoniškai didėja.Tarpuose, kai elektrono energija prilygsta 4,9 eV, srovės stiprumas staiga sumažėja. Vadinasi tokios energijos elektronai su gyvsidabrio atomais susiduria netampriai (elektrono energija virsta atomo sužadinimo energija),likusios energijos jau nepakanka anodui pasiekti ir srovė lieka minimali. Taigi atomas gali sugerti tik tam tikras energijos porcijas.

6.Literatūra.

Leave a Comment